Claims (2)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Kontinuierlich um den Spannungsnulldurchgang aussteuerbarer Gleichstromsteller, bestehend aus einem an die positive Anspeiseklemme angeschlossenen zwangskommutierbaren Thyristorschalter und einer parallel zur Last angeordneten, mit ihrer Anode an die negative Speiseleitung geschalteten Freilaufdiode, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Freilaufdiode (2) dienender, jeweils bei ausreichend grossen Tastverhältnis des Thyristorschalters (1) gezündeter Freilaufthyristor (22) parallel zur Last geschaltet ist und dass parallel zum Freilaufthyristor (22) ein verlustbehafteter Freilaufkreis geschaltet ist, der aus einer Serienschaltung einer Diode (4) und einem ohmschen Widerstand (3) besteht.1. DC chopper that can be controlled continuously around the voltage zero crossing, consisting of a positively commutable thyristor switch connected to the positive feed terminal and a freewheeling diode arranged parallel to the load and connected with its anode to the negative feed line, characterized in that a freewheeling diode (2) serving, each at sufficiently large pulse duty factor of the thyristor switch (1), the freewheeling thyristor (22) triggered is connected in parallel to the load and that a lossy freewheeling circuit is connected in parallel with the freewheeling thyristor (22), which consists of a series connection of a diode (4) and an ohmic resistor (3).
2. Kontinuierlich um den Spannungsnulldurchgang aussteuerbarer Gleichstromsteller nach Anspruch 1 zur Energierückspeisung, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilaufkreis aus einem ohmschen Widerstand (3) mit einem Thyristor (5) in Serie besteht und dass ein Bremsschalter (6) in der negativen Speiseleitung zwischen den Anoden des Freilaufthyristors (22) und des Thyristors (5) geschaltet ist und dass eine Rückspeisediode (7) mit der Anode an die negative Lastklemme (13) und mit der Kathode an die positive Speisespannungsklemme (10) geschaltet ist.2. DC chopper that can be controlled continuously around the voltage zero crossing according to claim 1 for energy recovery, characterized in that the freewheeling circuit consists of an ohmic resistor (3) with a thyristor (5) in series and that a brake switch (6) in the negative feed line between the anodes of the freewheeling thyristor (22) and the thyristor (5) and that a regenerative diode (7) is connected with the anode to the negative load terminal (13) and with the cathode to the positive supply voltage terminal (10).
Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich um den Spannungsnulldurchgang aussteuerbaren Gleichstromsteller, bestehend aus einem an die positive Anspeiseklemme angeschlossenen zwangskommutierbaren Thyristorschalter und einer parallel zur Last angeordneten, mit ihrer Anode an die negative Speiseleitung geschalteten Freilaufdiode.The invention relates to a DC converter that can be controlled continuously around the voltage zero crossing, consisting of a positively commutable thyristor switch connected to the positive feed terminal and a freewheeling diode arranged parallel to the load and having its anode connected to the negative feed line.
Gleichstromsteller mit Stromumkehr werden oft zur Speisung geregelter Gleichstrommotoren mit und ohne Energierückspeisung verwendet. Ein weites Anwendungsgebiet der Gleichstromsteller mit Spannungsumkehr ist die Anspeisung eines Gleichstromzwischenkreises bei Stromzwischenkreisumrichtern zur Speisung von Drehfeldmaschinen.DC converters with current reversal are often used to supply controlled DC motors with and without energy recovery. A wide area of application for DC choppers with voltage reversal is the supply of a DC intermediate circuit in current intermediate circuit converters for feeding induction machines.
Stand der Technik sind Einquadrantensteller, bei denen die speisende Gleichspannung durch einen in Längsrichtung angeordneten zwangskommutierbaren Thyristorschalter zerhackt wird und parallel zur Last eine Freilaufdiode vorgesehen ist. Bei einer vorgegebenen Taktfrequenz ist bedingt durch die Kommutierungszeit des Thyristorschalters nur eine bestimmte minimale Ausgangsspannung erzielbar. Ferner sind Gleichstromsteller mit Spannungsumkehr bekannt, welche mittels eines zusätzlichen Schalters und einer Bremsdiode Energie in das Speisenetz rückliefern können.State of the art are single-quadrant controllers, in which the supplying DC voltage is chopped up by a thyristor switch arranged in the longitudinal direction that can be forced to commutate, and a freewheeling diode is provided parallel to the load. At a given clock frequency, only a specific minimum output voltage can be achieved due to the commutation time of the thyristor switch. Furthermore, DC converters with voltage reversal are known, which can return energy to the supply network by means of an additional switch and a braking diode.
Nachteilig ist jedoch, dass sowohl die positive als auch die negative Aussteuerung nicht ganz Null gemacht werden können und dadurch im Bereich der Spannungsumkehr eine tote Zone entsteht, welche die minimale Leistungsübergabe beschränkt.The disadvantage, however, is that both the positive and the negative modulation cannot be made completely zero, which results in a dead zone in the voltage reversal area, which limits the minimum power transfer.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleichstromsteller zu schaffen, welcher auch im Bereich der Spannungsumkehr zufriedenstellend arbeitet.The object of the invention is to create a DC converter which also works satisfactorily in the field of voltage reversal.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein als Freilaufdiode dienender, jeweils bei ausreichend grossem Testverhältnis des Thyristorschalters gezündeter Freilaufthyristor parallel zur Last geschaltet ist und dass parallel zum Freilaufthyri-stor ein verlustbehafteter Freilaufkreis geschaltet ist, der aus einer Serienschaltung einer Diode und einem ohmschen Widerstand besteht.The invention is characterized in that a freewheeling thyristor that serves as a freewheeling diode and is triggered when the test ratio of the thyristor switch is high enough is connected in parallel to the load, and that a lossy freewheeling circuit is connected in parallel with the freewheeling thyristor, which consists of a series connection of a diode and an ohmic resistor .
Vorteilhaft ist die Möglichkeit, den Spannungsbereich um Null kontinuierlich zu überstreichen, wodurch insbesondere bei der Anspeisung von Stromzwischenkreisumrichtern ein einwandfreier Betrieb bei geringer Wirkleistungen ermöglicht wird.The possibility of continuously sweeping the voltage range around zero is advantageous, as a result of which trouble-free operation with low effective powers is made possible, particularly when supplying intermediate current circuit converters.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist, dass der Freilaufkreis aus einem ohmschen Widerstand mit einem Thyristor in Serie besteht und dass ein Bremsschalter in der negativen Speiseleitung zwischen den Anoden des Freilaufthyristors und des Thyristors geschaltet ist und dass eine Rückspeisediode mit der Anode an die negative Lastklemme und mit der Kathode an die positive Speisespannungsklemme geschaltet ist.An embodiment of the invention is that the freewheeling circuit consists of an ohmic resistor with a thyristor in series and that a brake switch is connected in the negative feed line between the anodes of the freewheeling thyristor and the thyristor and that a regenerative diode with the anode to the negative load terminal and with the cathode is connected to the positive supply voltage terminal.
Da die Zone zwischen kleiner positiver und negativer Aussteuerung stetig durchfahrbar ist, lässt sich durch die Ausgestaltung vorteilhaft ein kontinuierlicher Wechsel der Energierichtung erzielen, wodurch eine Energierückspeisung möglich ist.Since the zone between a small positive and negative modulation can be traveled through continuously, a continuous change in the energy direction can advantageously be achieved by the configuration, as a result of which energy recovery is possible.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der Figurenbeschreibung, bei der Fig. 1 das Prinzipschaltbild bekannter Gleichstromsteller zeigt und Fig. 2 und Fig. 3 zwei Ausführungsformen des erfindungsgemässen Gleichstromstellers darstellen.The invention is explained in more detail on the basis of the description of the figures, in which FIG. 1 shows the basic circuit diagram of known DC choppers and FIGS. 2 and 3 show two embodiments of the DC chopper according to the invention.
In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines Gleichstromstellers dargestellt. In Serie zur positiven Anspeiseklemme 10 zerhackt der zwangskommutierbare Thyristorschalter 1 die Eingangsspannung Ue, wobei die Freilaufdiode 2 den in den durch die Lastinduktivität eingeprägten Strom während der stromlosen Zeit des Thyristorschalters 1 übernimmt. Die Ausgangsspannung Ua wird zwischen den Klemmen 12, 13 abgenommen. Der zwangskommutierbare Thyristorschalter 1 besteht meist aus einem Hauptthyristor, einem Speicherkondensator, sowie einem Hilfsthyristor, welcher den Speicherkondensator beim Löschimpuls kurzfristig in entgegengesetzter Stromrichtung des Hauptthyristors entlädt. Eine Umschwinginduktivität und eine Diode ergänzen den zwangskommutierbaren Thyristorschalter 1. Die Lastinduktivität kann als Induktivität der Ankerwicklung von Gleichsytrommotoren oder als Drosselspule eines Stromzwischenkreisumrichters ausgebildet sein.In Fig. 1 the basic circuit diagram of a DC converter is shown. In series with the positive supply terminal 10, the positively commutable thyristor switch 1 chops up the input voltage Ue, with the freewheeling diode 2 taking over the current impressed by the load inductance during the currentless time of the thyristor switch 1. The output voltage Ua is taken between terminals 12, 13. The positively commutable thyristor switch 1 usually consists of a main thyristor, a storage capacitor and an auxiliary thyristor, which briefly discharges the storage capacitor during the quenching pulse in the opposite current direction of the main thyristor. A reversing inductance and a diode supplement the positively commutable thyristor switch 1. The load inductance can be in the form of the inductance of the armature winding of DC motors or the inductance coil of a current link converter.
Fig. 2 zeigt das Schaltbild des erfindungsgemässen Einqua-drantenstellers. Im Bereich mittlerer und grosser Aussteuerungen wird der Freilaufthyristor 22 immer voll gezündet und verhält sich wie die Freilaufdiode 2 in Fig. 1. Bei kleinen Aussteuerungen wird die Aussteuerung des Freilaufthyristors 22 aufgehoben und es bildet sich während der Freilaufperiode am Aussteuerungskreis der aus dem ohmschen Widerstand 3 und der Diode 4 besteht eine negative Spannungszeitfläche aus, welche eine kontinuierliche Abregelung der Ausgangsspannung bis zu negativen Aussteuerungen erlaubt.2 shows the circuit diagram of the one-quadrant controller according to the invention. In the range of medium and large modulation levels, the freewheeling thyristor 22 is always fully fired and behaves like the freewheeling diode 2 in Fig. 1. In the case of small modulation levels, the modulation of the freewheeling thyristor 22 is canceled and during the freewheeling period the modulation circuit is formed from the ohmic resistor 3 and the diode 4 consists of a negative voltage-time area, which allows continuous regulation of the output voltage up to negative modulations.
Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel eines Zweiquadranten-stellers mit Energierückspeisung. Zwischen der negativen Anspeiseklemme 11 und der negativen Lastklemme 13 ist ein Bremsschalter 6 angeordnet.3 shows the exemplary embodiment of a two-quadrant controller with energy recovery. A brake switch 6 is arranged between the negative supply terminal 11 and the negative load terminal 13 .
Im Normalbetrieb bei mittlerer bis hoher Aussteuerung ist der Bremsschalter 6 geschlossen und die Rückspeisediode 7 funktionslos, wodurch die Schaltung wie in Fig. 2 beschrieben, betrieben wird. Bei kleiner positiver bis negativer Aussteuerung bleibt in Analogie zu Fig. 2 der Bremsschalter 6 geschlossen und der Freilaufthyristor 22 wird nicht dauernd gezündet. Der Thyristor 5 wird gezündet und arbeitet nun wie die Diode 4 in Fig. 2.In normal operation with medium to high modulation, the brake switch 6 is closed and the feedback diode 7 has no function, as a result of which the circuit is operated as described in FIG. In the case of a small positive to negative modulation, the brake switch 6 remains closed, analogously to FIG. 2, and the freewheeling thyristor 22 is not fired continuously. The thyristor 5 is fired and now works like the diode 4 in Fig. 2.
Bei Energierückspeisung ins Netz wird der Bremsschalter 6 geöffnet und der Freilaufthyristor 22 dauernd gezündet. Der zwangskommutierbare Thyristorschalter 1 schliesst zuerst die Last über die Rückspeisediode 7 kurz. Beim Löschen des zwangskommutierbaren Thyristorschalters 1 erzwingt die Lastinduktivität den Strom über die Rückspeisediode 7 und den Freilaufthyristor 22.When energy is fed back into the mains, the brake switch 6 is opened and the freewheeling thyristor 22 is continuously ignited. The positively commutable thyristor switch 1 first short-circuits the load via the feedback diode 7 . When the positively commutable thyristor switch 1 is extinguished, the load inductance forces the current to flow through the feedback diode 7 and the freewheeling thyristor 22.
Durch die Sperrung des Thyristor 5 wird ein Kurzschluss des Lastkreises über den Aussteuerungswiderstand 3 vermieden.By blocking the thyristor 5, a short circuit in the load circuit via the modulation resistor 3 is avoided.
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VV
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings